JP2644092B2 - 自動車用ロケーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に搭載されて運
転者に走行位置を指示する、自立航法装置を用いたロケ
ーション装置に関し、特に自立航法装置において算出し
た走行位置の累積誤差を自動的に補正する自動車用ロケ
ーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自車の走行位置を検出して、道路地図に
関する情報と共に運転者に提示して、運転者を支援する
システムが実用化されつつある。このようなシステムに
は、表示モニタ上に道路地図と一緒に走行位置を表示す
るロケーションシステムと呼ばれるものや、更に行先に
応じて運転指示を与えるナビゲーションシステムと呼ば
れるものがある。いずれのシステムにおいても走行位置
を正確に検出して、地図情報上の正確な位置を算出する
ことが重要である。

【０００３】自車の走行位置を検出するため、道路に沿
ってビーコン等を配置し、走行する自動車に位置情報を
与えることも提案されているが、このようなビーコンが
設置されていない現状では、走行方向と走行量を検出し
て走行経路を算出する自立航法装置が使用されるのが一
般的である。走行方向の検出には地磁気センサ、光ファ
イバジャイロ等が使用され、走行量の検出には車輪速セ
ンサが使用されることが多い。このような自立航法装置
を用いた従来のロケーション装置の構成を図10に示す。
ここでは、走行車用の道路等を線分で示すセグメントデ
ータと、予め登録されたガソリン・スタンド名等の位置
情報を文字群で示す属性データとから構成される各種の
地図データが、コンパクトディスク（以後、ＣＤと略記
する）等の記憶媒体を有する地図データ記憶部１ｄに予
め記憶されている。これらの地図データは、ＣＲＴ等の
表示部３ｄの画面に表示できるような大きさに分割され
ており、この分割された地図データの各々は１画面分の
画像データとして表示部３ｄに表示することができる。

【０００４】さらに、上記走行車の現在位置に関連した
データを検知するセンサとして、車輪速センサ等の距離
センサ12ｄや、地磁気センサ等の方位センサ13ｄが設け
られている。上記距離センサ12ｄは、走行車における単
位時間内の車輪の回転数、すなわち走行速度を検知し、
この走行速度に走行時間を乗算して得られる移動距離
（走行距離）を移動距離データ信号Ｓ_r として出力す
る。また一方で、方位センサ13ｄは、磁北に対する走行
車の現在の方位を検知して方位データ信号Ｓθとして出
力する。これら移動距離データ信号Ｓ_r および方位デー
タ信号Ｓθは、まとめて現在位置演算部２ｄに入力され
る。この現在位置演算部２ｄでは、上記移動距離データ
信号Ｓ_r および方位データ信号Ｓθをもとにそれぞれ走
行車の移動距離および方位を求め、予めマニュアル操作
で入力した走行開始時の位置と比較することにより走行
車の現在位置を演算する。さらに、この演算された現在
位置に応じてその近傍の地図データに相当する画像デー
タを地図データ記憶部１ｄから選択して表示部３ｄに転
送する。なお、上記現在位置演算部２ｄは、通常、マイ
コン等のＣＰＵにより実現される。その後、上記画像デ
ータが映し出される表示部３ｄの画面の中央に走行車の
現在位置を示すカーソルを重ね合わせて表示し、上記走
行車の動きに対応して画像データを移動させれば、運転
者に上記現在位置を明確に知らせることができる。

【０００５】しかし自立航法装置は、走行経路の変化を
加算して走行位置を算出するものであるから、その時々
の誤差が加算されて累積するため、時間の経過と共に算
出した走行位置と実際の走行位置との間のずれが大きく
なる。そこで随時実際の走行位置を新しい基準とするよ
うに補正を行なう。現在のところこの補正を正確に行な
うためには、運転者が目印になる周囲の状況から走行位
置を判定して、ずれを補正する以外有効な方法が無いの
が現状である。

【０００６】本出願人は、上記のような補正が簡単によ
り正確に行なえるように、特願平２−151499号において
交差点において運転者が交差点名を特定する入力を行な
うロケーション装置を提案している。交差点は通過時点
を特定するのが容易であり、地図上の点との対応も正確
であるため、正確な補正が可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の出願に示された
ロケーシッン装置は、算出した走行位置と実際の走行位
置の差を容易に補正できるようにしたものであるが、補
正を行なうためには運転者の操作を必要とする。運転中
にこのような操作を行なうことは煩わしく、特に交差点
を通過する際には補正のための操作をしにくい。また普
通に運転を行なう場合はロケーション装置によらずに運
転を行ない、地理のわからない場所に来た時に初めてロ
ケーション装置に依存するのが一般的である。その場合
普通に運転している間に補正することを失念していると
誤差が大きくなりすぎて上記出願のようなロケーション
装置では補正できない事態も起り得る。

【０００８】いずれにしろ走行位置の誤差補正は、運転
者を煩わすことなく行なえることが望ましい。本発明
は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、自立航法
装置で算出した走行地点と実際の走行地点の差を自動的
に正確に補正可能にして、常に運転者に正確な走行位置
を示すことができる自動車用ロケーション装置を実現す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明の自動車用ロケーション装置では、主要な交差
点には一定の形状の交差点名表示板があることに着目し
てこれを識別して交差点名を自動的に認識する。しかも
多くの表示物の中から交差点名表示板であることを認識
するため、一般的に交差点名表示板が信号機の近くにあ
ることに着目し、より識別が容易な信号機を識別した
後、その近くにある交差点名表示板を識別して内側に表
示された交差点名を識別する。図１は、本発明の自動車
用ロケーション装置の基本構成を示す図である。なお他
の図において、図１と同様の機能を有する部分について
は同一の番号にアルファベットの小文字を付して表わす
こととする。

【００１０】すなわち本発明の自動車用ロケーション装
置は、少なくとも道路の交差点名及び交差点位置を含む
自動車の走行に関連する地図情報を記憶する地図データ
記憶手段１、走行方向及び走行量を検出して走行経路を
算出する自立航法形の走行位置演算手段２、及び運転者
に地図上の走行位置に関する情報を与えるための提示手
段３を備える自動車用ロケーション装置において、自動
車外の周囲状況を映像情報として得るためのテレビジョ
ンカメラ５、このテレビジョンカメラ５の映像情報から
信号機を識別する信号機識別手段６、識別された信号機
から所定範囲内にある交差点名表示板を識別してこの交
差点名表示板内の交差点名を識別する交差点名識別手段
７、及び識別した交差点名に基づいてこの地図データ記
憶手段１より走行位置を算出し走行位置演算手段２の走
行位置を補正する走行位置補正手段８を備え、自動的に
走行位置が補正されることを特徴とする自動車用ロケー
ション装置である。

【００１１】

【作用】地図データ記憶手段１には、道路及び道路に関
連した地形、行政区分、駅、主要な建造物等の関連情報
が記憶されていて、走行位置演算手段２の算出した走行
位置と一緒に提示手段３により運転者に示される。提示
手段３は表示装置が一般的であるが、音声装置等の運転
者に情報を提供できる他の装置でも良い。

【００１２】地図データ記憶手段１には、信号機に対し
て所定の範囲内に交差点名表示板がある交差点の表示さ
れた名称と地図上の位置が記憶されている。本発明のロ
ケーション装置を搭載した自動車は、テレビジョンカメ
ラ５（以下ＴＶカメラと称す。）を備えており通常は前
方に向けて設置されている。ＴＶカメラ５からの映像情
報は常に画像処理により画面中から信号機が識別される
ように処理されている。信号機は、赤色、黄色、青色
（又は緑色）のうち一個が常時点灯しており、ＴＶカメ
ラ５の映像からこのような色の円形の発光体をまず見つ
け出す。このような処理は既存の画像処理技術で容易に
行なえる。次に信号機の点灯している色に対して所定の
位置に他の二色の部分があるかを確認する。他の二色は
点灯していないため強度は弱いが色の判別は可能であ
る。もし信号が変わる時点であれば、より正確に識別で
きる。

【００１３】交差点に交差点名表示板が設置されている
場合、その表示板は信号機に対して図２のような位置関
係にある。図２に示すのは道路の左側に設置された信号
機の場合であり、右側にある場合は左右逆である。信号
機51と交差点名表示板55の形状は一定あり、更に表示板
55は白い下地に青枠があり、その中に青色で交差点名が
表示されているので、これらの特徴を画像処理で判定す
れば表示板55であるかを判定できる。そして表示板55の
文字を、既存の文字認識のための処理、例えば細線化処
理により識別する。これにより交差点名が得られるの
で、走行位置補正手段１は、地図データ記憶手段１に記
憶された交差点名データから、識別した交差点名の地図
上の座標を求める。この座標が現在走行しようとしてい
る交差点であるから、この座標を走行演算手段２の走行
位置にするように補正を行なう。

【００１４】

【実施例】図３は本発明の一実施例を示すハードウェア
構成図である。ここでは、自動車の現在位置を演算する
現在位置演算部をマイコン14ａにより実現している。さ
らに、地図データ記憶部として、ＣＤをメモリとして利
用したＣＤ装置１ａを設けている。このＣＤ装置１ａ
は、セグメントデータおよび属性データから構成される
各種の地図データが予め書き込まれたCD−ROM ９ａと、
このCD−ROM ９ａ内の地図データを再生するＣＤ再生機
構部10ａと、このＣＤ再生機構部10ａとマイコン14ａと
の間で信号のやり取りを行うＣＤインタフェイス11ａと
から構成される。ここで、属性データとは、人が何も処
理しないで理解することのできるデータのことであり、
例えば表１に示すような階層に区分されている。

【００１５】

【表１】 この場合は、自動車の通過位置にある第２階層の交差点
名に対応する交差点位置データを現在位置補正に利用し
ている。さらに、マイコン14ａにより選択されたＣＤ装
置１ａ内の地図データを一時的に記憶するＲＡＭ等の内
部メモリ16ａをマイコン14ａに付設している。なお、内
部メモリ16ａとして、マイコン14ａに内蔵のＲＡＭを用
いてもよい。さらに詳しく説明すると、図４に示すよう
に、表示部３ａの現在の画面に相当する中心画像データ
Ｉ₅ ならびにこの中心画像データＩ₅ に隣接する８画面
分の隣接画像データＩ₁ 〜Ｉ₄ ，Ｉ₆ 〜Ｉ₉ の合計９画
面分の画像データがメモリブロックとして内部メモリ16
ａに記憶されている。さらに、上記中心画像データＩ₅
は、図５に示すように、現在位置を示すカーソルＣと共
にＣＲＴ等の表示部３ａの画面に表示される。さらに、
走行車の移動に伴い中心画像データＩ₅ が移動したとき
にスムーズに次の画像データに切り換わるように、マイ
コン14ａと表示部３ａとの間に表示コントローラ15ａを
設けている。すなわち、この表示コントローラ15ａで
は、内部メモリ16ａ内の隣接画像データＩ₁ 〜Ｉ_4,Ｉ₆
〜Ｉ₉ から次の画像データを速やかに選択して表示部３
ａに転送するようにしている。

【００１６】さて本実施例のロケーション装置では距離
センサ12ａ及び方位センサ13ａの誤差の累算による走行
位置の算出誤差増大を防止するため、ＴＶカメラ５ａで
自動車の前方の風景を映像情報としてフレームメモリ18
ａに取り込んでいる。ＴＶカメラ５ａはカラー画像用で
あり、フレームメモリ18ａもＲＧＢ信号のそれぞれに対
応するメモリ量を有している。フレームメモリ18ａに取
り込んだ映像情報を画像処理マイコン17ａが処理して交
差点名を識別している。

【００１７】現在のところ広い範囲、すなわち広角で取
り込んだＴＶカメラの映像をマイコンで処理して交差点
名を識別するには、高解像のＴＶカメラ及び高い処理能
力のマイコンが必要であり、装置の大きさやコスト面か
ら自動車用ロケーション装置には適当でない。そこで本
実施例では、ＴＶカメラの方向調整、ズーム調整及び焦
点調整が行なえるようになっている。

【００１８】では交差点名をどのように識別するかにつ
いて説明を行なう。交差点名識別のための画像処理マイ
コン17ａの処理を示したのが図６、図７、図８及び図９
に示すフローチャートである。ステップ101 では、ＴＶ
カメラのズームを広角に、焦点は無限遠に、ＴＶカメラ
の方向は自動車の進行方向に初期設定する。これは進行
方向のできるだけ広い範囲について信号機の検出漏れを
防ぐためである。この状態でステップ102 でフレームメ
モリ18ａヘＴＶカメラ５ａから映像を取り込む。映像情
報は当然Ａ／Ｄ変換されたデジタル値である。これをＲ
ＧＢ値それぞれについてフレームメモリ18ａに記憶す
る。

【００１９】ステップ103 では、各ＲＧＢ値について所
定値以上の強度を有する部分を求める。そして所定値以
上の部分についてはＲＧＢ値のうちの残りの二つの値も
含めて、色と強度を算出する。そして信号の色に相当す
る色で所定値以上の強度を有する部分を求めて記憶す
る。このようにして例えば太陽光がガラス等に反射した
輝度があっても、この部分は色が白色であるため除かれ
る。ステップ104 では、このような点が存在するか判定
され、もしこのような点がなければステップ102 に戻っ
て、このような点が出現するまで繰り返す。

【００２０】直線道路で数多くの信号機が連続して設置
されている場合、このような信号の色で所定値以上の強
度を有する対象となる点が多数になる可能性がある。そ
のような場合後の処理時間との兼ね合いで処理できない
ため、対象となる点は数個に制限している。ステップ10
5 では、対象となる点のうち最大強度を有する点を第一
候補として処理を行なう。ＴＶカメラの仰角及び視野に
依存するが、通常は走行位置より前方に一番近い信号機
からの光強度がもっとも強いため、これが第一候補にな
る。方向設定は対象点の画像内での位置から算出する
が、自動車が走行している場合はステップ102 でのデー
タ取込からの経過時間内の位置変化も考慮している。以
下走行に伴う位置変化はすべて考慮されているが、説明
の簡単化のため省いてある。

【００２１】ステップ106 では、第一候補の対象点に焦
点合せを行ない、信号機が画面に対して所定の大きさに
なるようにズームを変更する。信号機の高さはほぼ一定
であるから、画像上の対象点の位置及びＴＶカメラの仰
角により、信号機までの距離は算出可能である。そこで
この距離で焦点が合い、ズームが合うように変更する。
実際にはこれだけでは充分に合せられないため上記の距
離の前後にも合せて画像から合い具合を判定してより正
確に合せている。

【００２２】次にステップ107 で映像データを取り込ん
でいる。そして対象となる色で所定値以上の強度が得ら
れているかを、ステップ108 で確認している。これは後
で詳しく説明するが、この動作の前後で信号が変わった
場合や、信号機以外のものを対象とした時にズームして
視野からはずれた場合を想定している。次にステップ10
9 で対象となる部分の形状を求める。この処理は、対象
部分の最高強度の半値に閾値を設定して求めている。前
述のズーム操作により信号機は画面内でほぼ一定の大き
さになっており、対象が信号機であれば結果は一定の円
形が得られる。ステップ110 ではこれを判定している。
もし円形でなければ信号機ではないのでステップ123 へ
移り、この対象を候補から削除してステップ104 へ移
る。

【００２３】ステップ111 では円形の直径を算出する。
信号機は形状が一定であるので、点灯円の直径が求まれ
ば信号機全体の大きさも判別できる。次にステップ112
では、信号の三色のうち他の二色について閾値をより低
レベルに設定して他の二個の信号灯の形状を求める。次
にステップ113 では、他の二個の信号灯が所定の位置に
所定の大きさで存在するかを判定する。もし存在しなけ
れば信号機ではないので、同様にステップ123 へ移る。

【００２４】信号機であることが確認されると、ステッ
プ114 でＴＶカメラの方向を図２で示すような位置関係
にある交差点名表示板55に合せて、データを取り込む。
ステップ115 と116 では表示板が存在しそれが表示板で
あることを確認する。表示板の形状は一定であり、図２
に示すように周囲に青色の枠があるので、これを判別す
ることで表示板であることが確認できる。もし表示板が
なければ、この信号機には交差点名が表示されていない
ということで、ステップ123 へ移ってこの信号機を対象
から除外する。

【００２５】ステップ117 と118 では、表示板内に描か
れた文字を識別する。表示板に描かれた文字は、手書文
字とは違って文字毎に一定の形をしているため、識別は
既に広く用いられているＯＣＲ（光学的文字認識）の手
法が利用可能である。本実施例では、ステップ117 で一
文字毎に分けて範囲を設定し、ステップ118 でパターン
マッチングを行って文字を識別している。自動車の走行
位置は常時検出されており、対象となるある範囲内の交
差点名を地図データから読み出して判定を行なえば良
く、そのための処理量もあまり多くない。もちろんこの
部分を他の細線化等のＯＣＲの手法を用いて行っても良
い。

【００２６】ステップ119 では対象となる交差点名内に
識別した交差点名があるかを判定し、なければステップ
123 へ移ってこの点を対象外とする。もし対象となる交
差点があれば、ステップ120 で地図データより交差点座
標を読出して、ステップ121 で航法装置のマイコン14ａ
へこの座標を送出する。マイコン14ａは、航法装置の走
行位置を現在走行中の正しい位置に合せる。

【００２７】次にステップ124 について説明する。これ
は信号機を認識する場合に、信号が変って点灯している
色が次の色へ移り、データ取り入れの前後で対象となる
映像情報が変化した時を想定している。この場合ステッ
プ108 でこの点を対象から除外するのではなく、赤から
青、青から黄、そして再び黄から赤への変化に応じて、
対象とした色の次の色が点灯したかを判定することで、
信号機である場合には識別を続行するものである。

【００２８】以上説明したように交差点名を識別する
が、ここで重要なのは充分な精度で識別できない時は、
走行位置の補正を行なわないことである。図２に示した
ような航法装置はある程度の検出精度を有しており、特
に短時間ならば高精度で走行位置が検出できる。そのた
め走行中に表示板毎に補正を行なう必要はなく、充分な
精度で完全に交差点名を識別できた時にのみ補正を行な
えば良い。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、交差点名を自動的に識別
して、自立型航法装置の走行位置を正確に補正すること
が可能になり、累積誤差の少ない自動車用ロケーション
装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用ロケーション装置の基本構成
を示す図である。

【図２】交差点表示板と信号機の位置関係を示す図であ
る。

【図３】自動車用ロケーション装置の実施例の基本構成
を示す図である。

【図４】表示装置に表示される画像データを表示するた
めのメモリブロックを示す図である。

【図５】表示装置に表示される道路図と走行位置の表示
例を示す図である。

【図６】図３の装置における交差点名認識のためのマイ
コン動作を示すフローチャートの前半部を示す図であ
る。

【図７】上記のフローチャートの後半部を示す図であ
る。

【図８】上記のフローチャートの分岐部分の処理を示す
フローチャートである。

【図９】図６のフローチャートの分岐部分の動作を示す
フローチャートである。

【図10】従来の自動車用ロケーション装置の基本構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１…地図データ記憶手段 ２…走行位置演算手段 ３…提示手段 ５…ＴＶカメラ ６…信号機識別手段 ７…交差点名識別手段 ８…走行位置補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−157998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−78299（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−201100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−115600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115300（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161416（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−217209（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−250199（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−210483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−167215（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも道路の交差点名及び交差点位
   置を含む自動車の走行に関連する地図情報を記憶する地
   図データ記憶手段（１）、 走行方向及び走行量を検出して走行経路を算出する自立
   航法型の走行位置演算手段（２）、及び 運転者に地図上の走行位置に関する情報を与えるための
   提示手段（３）を備える自動車用ロケーション装置にお
   いて、 自動車外の周囲状況を映像情報として得るためのテレビ
   ジョンカメラ（５）、 該テレビジョンカメラ（５）の映像情報から円形で信号
   機の３色のうちの１色である物体を検出し、その後該物
   体の周囲に信号機の他の色の円形の物体が所定位置に存
   在することを検出して信号機を識別する信号機識別手段
   （６）、 識別された信号機から所定範囲内にある交差点名表示板
   を識別して該交差点名表示板内の交差点名を識別する交
   差点名識別手段（７）、及び 識別した交差点名に基づいて、該地図データ記憶手段
   （１）より走行位置を算出し、該走行位置演算手段
   （２）の走行位置を補正する走行位置補正手段（８）を
   備え、自動的に走行位置が補正されることを特徴とする
   自動車用ロケーション装置。